專利名稱:密集型臥式水輪發(fā)電機組的制作方法
本發(fā)明是關(guān)于水輪發(fā)電機組，特別是臥式兩軸承結(jié)構(gòu)中的密集型臥式水輪發(fā)電機組的發(fā)明。該機組無專制飛輪，除水輪機轉(zhuǎn)輪及帶有副勵磁機時的副勵磁機的同軸系旋轉(zhuǎn)部件分別裝于兩軸伸端外，其余同軸系旋轉(zhuǎn)部件均裝于兩軸承之間的機組通軸上。
以簡化臥軸水輪發(fā)電機組結(jié)構(gòu)、減小廠房面積、降低機組造價和廠房土建費用為目的，從而減少了軸承支點、縮短了機組軸向長度、使機組結(jié)構(gòu)緊湊化了的臥式兩軸承水輪發(fā)電機組有兩種已知的基本類型第一類是500千瓦以上的、軸承為座式滑動型式的機組。第二類是500千瓦以下的、軸承為裝于發(fā)電機兩端蓋上的滾動型式的機組。與四軸承和三軸承機組比較，它們的軸向長度均有不同程度的縮短，但機組的慣量補充環(huán)節(jié)(飛輪等)以及發(fā)電機勵磁的機械、電磁主要構(gòu)件與發(fā)電機本身構(gòu)件之間，基本上還保留著軸向互不兼容或互不充分兼容的傳統(tǒng)模式。
在第一類該已知的機組中，均有專制的飛輪及其安全罩，裝于發(fā)電機N端(非傳動端)軸伸上，并獨占了一定的機組軸向長度。該類機組的勵磁方式有兩種。一種是采用靜止硅整流勵磁的，其主回路靜止硅整流元件與發(fā)電機本身分立安裝，勵磁控制盤體積較大，連接電纜較長?？刂票P的制作、安裝耗料以及所占盤位也較多。另一種是采用同軸系勵磁機勵磁的機組，勵磁機用專制的聯(lián)軸器，其機座裝于飛輪的外側(cè);這種機組雖不需要龐大的勵磁盤。但勵磁機本身要獨占機組軸向長度，而且主軸要打深孔作勵磁引線的通路，此工藝較麻煩，還需較長大的機床加工。因是對主軸承支點而言，這種機組習(xí)慣上也稱為兩軸承機組，若計及勵磁機的兩個輔助支點。實為四軸承支點。
在第二類該已知的機組中，取消了飛輪，它是在不改變原定型設(shè)計機座號與基本參數(shù)(功率、轉(zhuǎn)速)的匹配前提下，其勵磁采用轉(zhuǎn)動慣量較大的盤形勵磁機，對取消飛輪后的轉(zhuǎn)動慣量不足作了一定的補充，但并非足夠的補充，因此，使機組犧牲了一定的運行穩(wěn)定性;而且，勵磁機構(gòu)件仍大部份占機組軸向長度，兩軸承間距也較大。另外，此類機組兩端蓋受力大，500千瓦以上機組還未見運用。
本發(fā)明的目的是提供一種臥式水輪發(fā)電機組，其機械與電磁構(gòu)件能軸向充分兼容，從而更簡化機組結(jié)構(gòu)、縮短機組軸向長度，使機組造價更低，廠房土建費用更省，使用維護方便可靠。
其實現(xiàn)的方案是機組不設(shè)飛輪，適當(dāng)加大發(fā)電機的機座號，用機械強度、剛度和軸系臨界轉(zhuǎn)速作校核，相應(yīng)加大發(fā)電機轉(zhuǎn)子，從而取代飛輪(實質(zhì)是飛輪隱涵于轉(zhuǎn)子上)補足機組轉(zhuǎn)動慣量;同時，利用隨轉(zhuǎn)子加大而加大了的發(fā)電機磁極支架內(nèi)腔空間，共容勵磁的主要機械電磁構(gòu)件，并使其不超出一定的徑向和軸向范圍。即機組所需轉(zhuǎn)動慣量，由其自身轉(zhuǎn)動部份滿足運行要求，發(fā)電機主勵磁的強電系統(tǒng)有效部份(勵磁機勵磁時的鐵心、繞組、主回路整流元件及其聯(lián)接件或靜止硅整流勵磁時的滑環(huán)、主回路整流元件及其聯(lián)接件)的全部或絕大部份機械電磁構(gòu)件，集裝于有支持筋的發(fā)電機磁極支架內(nèi)壁所包圍的徑向范圍和長度為L的軸向范圍內(nèi)，L的定義如下L＝E+2e式中E-發(fā)電機定子繞組包括端部接線在內(nèi)的軸向長度e-對應(yīng)于發(fā)電機定子繞組電壓等級的該繞組軸向?qū)Φ?殼)標準安全距離最小值。
這樣，機組長度特別短，廠房建筑面積特別小，由于水輪發(fā)電機組的最大最重件一般是水輪機的蝸殼組件，它是設(shè)計廠房高、寬和選擇起吊設(shè)備的決定性因素，因此，適當(dāng)加大了機座號的發(fā)電機不影響廠房高寬和起吊設(shè)備的投資，節(jié)省土建費用見效大。增大發(fā)電機機座號，發(fā)電機定、轉(zhuǎn)子的重量和有效材料(銅材和硅鋼片)雖有增加，但因加大機座號必然縮短定子鐵心長度。故前述重量和有效材料的增加不多，更由于不專造飛輪及勵磁強電系統(tǒng)構(gòu)件能與發(fā)電機本身構(gòu)件充分兼容而減少了許多另部件，簡化了機組制造工藝等原因，整個機組造價下降。另外，立式水輪發(fā)電機組，特別是500千瓦以上立式水輪發(fā)電機組，多按無飛輪設(shè)計，因此，本發(fā)明容易利用同規(guī)格(轉(zhuǎn)速、容量 相同者)的立式無飛輪機組的發(fā)電機定、轉(zhuǎn)子沖片進行派生，當(dāng)采用勵磁機勵磁而且機組轉(zhuǎn)軸為實心時，可以避免較麻煩的轉(zhuǎn)軸打深孔工藝，所需加工機床較短。
本發(fā)明有四條較好的實施細則(1)發(fā)電機勵磁的強電系統(tǒng)有效部份的鐵心、繞組或滑環(huán)與勵磁主回路的整流元件分設(shè)于發(fā)電機磁極支架支持筋的兩側(cè)。(2)發(fā)電機磁極支架的支持筋對磁極的橫向中心線是偏置的，支持筋上開有通風(fēng)斜孔，磁極支架的軛壁上鉆有勵磁引流徑向通孔，(3)當(dāng)機組采用勵磁機勵磁時，勵磁機電樞裝在機組轉(zhuǎn)軸上或固定在發(fā)電機磁極支架的內(nèi)壁上。(4)機組制動部位設(shè)于發(fā)電機磁極支架的D端(傳動端)端面上。(5)發(fā)電機定子 機座兩端環(huán)筋安裝外露部份的外形為上小下大的梯形，梯形上方兩角開有起吊孔。
附圖是本發(fā)明的一個實施例的描述。
附圖1密集型臥式水輪發(fā)電機組實施例的主視圖，該機組采用無旋轉(zhuǎn)副勵磁系統(tǒng)的無刷勵磁方式，該圖所屬公知的水輪機蝸殼組件及機組靜止副勵磁系統(tǒng)省略未畫。
附圖2附圖1的A-A向視圖。
附圖3附圖1中發(fā)電機定子(6)的局部剖視圖。圖中E為包括端部接線(9)在內(nèi)的定子繞組(8)的軸向長度。e為對應(yīng)于發(fā)電機定子繞組電壓等級的該繞組軸向?qū)Φ?殼)標準安全距離最小值。
圖1描述了密集型臥式水輪發(fā)電機組實施例水輪機轉(zhuǎn)輪(18)直接掛裝于轉(zhuǎn)軸(16)的D端懸臂上，轉(zhuǎn)軸(16)的中部用熱配合裝有發(fā)電機磁極支架(2)。用鍵配合還裝有交流勵磁機電樞(13)和交流勵磁機風(fēng)扇(11);磁極支架(2)的外側(cè)裝有雙T尾型式固定的發(fā)電機磁極(7)，(5)為裝于磁極(7)上的阻尼繞組，磁極支架的D端內(nèi)側(cè)裝有硅二極管旋轉(zhuǎn)整流器(1)，磁極支架(2)的兩端裝有發(fā)電機風(fēng)扇(4);交流勵磁機電樞(13)的交流輸出電流由導(dǎo)線(19)穿過磁極支架(2)的支持筋上的通風(fēng)斜孔引向旋轉(zhuǎn)整流器(1)的一個極，經(jīng)整流后再由旋轉(zhuǎn)整流器(1)的另一個極和導(dǎo)線(3)穿過磁極支架(2)的側(cè)壁上的鉆孔引向磁極(7)供發(fā)電機勵磁;交流勵磁機的定子(10)裝于發(fā)電機N端的座式滑動徑向軸承(12)的凸緣上。(6)為發(fā)電機定子、(17)為座式滑動徑向推力軸承、(14)為機組制動裝置，機組的制動部位是磁極支架(2)的D端端面。發(fā)電機定子(6)及兩個座式軸承(17)(12)用螺栓整裝于基礎(chǔ)架(15)上。整個水輪發(fā)電機組的轉(zhuǎn)動部份重量及其運行作用動力，統(tǒng)由兩軸承(17)(12)承擔(dān)。交流勵磁機定子(10)上的鐵心和繞組、交流勵磁機電樞(13)上的鐵心、繞組(包括端部接線)、旋轉(zhuǎn)整流器(1)以及它們之間的聯(lián)接件等發(fā)電機勵磁強電系統(tǒng)的有效部份，均被安裝在發(fā)電機磁極支架(2)的內(nèi)腔中，而且軸向范圍不超出L＝E+2e長度。即把飛輪隱涵于發(fā)電機轉(zhuǎn)子上，把發(fā)電機主勵磁強電系統(tǒng)的有效部份均密集在磁極支架內(nèi)腔和軸向長度L范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.水輪發(fā)電機組。特別是臥式兩軸承結(jié)構(gòu)中的密集型臥式水輪發(fā)電機組。該機組無專制飛輪。除水輪機轉(zhuǎn)輪及帶有副勵磁機時的副勵磁機的同軸系旋轉(zhuǎn)部件分別裝于兩軸伸端外、其余同軸系旋轉(zhuǎn)部件均裝于兩軸承之間的機組通軸上。其特征是機組所需轉(zhuǎn)動慣量由其自身轉(zhuǎn)動部份滿足運行要求，發(fā)電機主勵磁的強電系統(tǒng)有效部份(勵磁機勵磁時的鐵心、繞組、主回路整流元件及其聯(lián)接件或靜止硅整流勵磁時的滑環(huán)、主回路整流元件及其聯(lián)接件)的全部或絕大部份機械電磁構(gòu)件集裝于有支持筋的發(fā)電機磁極支架(2)內(nèi)壁所包圍的徑向范圍和長度為L的軸向范圍內(nèi)。L的定義如下L=E+2e式中E-發(fā)電機定子繞組包括端部接線在內(nèi)的軸向長度e-對應(yīng)于發(fā)電機定子繞組電壓等級的該繞組軸向?qū)Φ?殼)標準安全距離最小值。
2.按照權(quán)利要求
1的水輪發(fā)電機組，其特征是發(fā)電機主勵磁的強電系統(tǒng)有效部份的鐵心、繞組或滑環(huán)與勵磁主回路的整流元件分設(shè)于發(fā)電機磁極支架(2)的支持筋的兩側(cè)。
3.按照權(quán)利要求
1或權(quán)利要求
2的水輪發(fā)電機組，其特征是發(fā)電機磁極支架(2)的支持筋對磁極(7)的橫向中心線是偏置的，支持筋上開有通風(fēng)斜孔，磁極支架(2)的軛壁上鉆有勵磁引流徑向通孔。
4.按照權(quán)利要求
1的水輪發(fā)電機組，其特征是勵磁機勵磁時，其電樞(13)裝在機組轉(zhuǎn)軸(16)上或固定在發(fā)電機磁極支架(2)的內(nèi)壁上。
5.按照權(quán)利要求
1的水輪發(fā)電機組，其特征是機組制動部位設(shè)于發(fā)電機磁極支架(2)的D端端面上。
6.按照權(quán)利要求
1的水輪發(fā)電機組，其特征是發(fā)電機定子(6)的機座兩端環(huán)筋安裝外露部份的外形為上小下大的梯形，梯形上方兩角開有起吊孔。
專利摘要
本發(fā)明是關(guān)于水輪發(fā)電機組，特別是臥式兩軸承結(jié)構(gòu)中的密集型臥式水輪發(fā)電機組的發(fā)明。該機組的飛輪隱涵于發(fā)電機轉(zhuǎn)子上。發(fā)電機勵磁的強電系統(tǒng)有效部分的全部或絕大部分機械電磁構(gòu)件。集裝于發(fā)電機磁極支架內(nèi)腔中。它們不占該發(fā)電機定子應(yīng)占空間以外的空間。機組結(jié)構(gòu)充分兼容，簡單緊湊，零部件少，加工工藝性好，軸向長度特別短，造價低，廠房占地面積特別省。
文檔編號H02K7/00GK86106924SQ86106924
公開日1988年4月20日 申請日期1986年10月10日
發(fā)明者歐陽湖 申請人:貴州省沙沖電機廠導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan